專利名稱：一種基于彎絲機器人的控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種設(shè)備控制電路，尤其是涉及一種用于具有開放性的線材成形的基于彎絲機器人的控制電路。
背景技術(shù)：
隨著金屬線材制品在建筑、家飾及汽車領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，目前，我國已成為一個金屬線材制品的生產(chǎn)大國。然而通過市場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，我國在金屬線材的生產(chǎn)方式上還處于勞動密集型階段，與現(xiàn)代設(shè)計制造所倡導(dǎo)的“高效、高精度、高智能化”的理念相背離。隨著技術(shù)交流的日益擴大，市場上雖然出現(xiàn)了專門用于金屬線材自動化生產(chǎn)的數(shù)控制造裝備，但是相關(guān)核心技術(shù)仍由國外少數(shù)知名企業(yè)所掌握。與此同時，國內(nèi)許多企業(yè)在金屬線材彎曲成形制造加工方面的也做了相當(dāng)量的工作，然而至今，除了看到天津市建科機械制造等少數(shù)的幾家公司在鋼筋彎曲二維成形方面實現(xiàn)數(shù)控化控制外，其他類線材在數(shù)控彎曲成形方面都很少看到國內(nèi)有其相關(guān)的報道。國內(nèi)線材成形工藝方法主要還是以勞動力密集型的生產(chǎn)方式為主，采用簡單的手動彎絲模具，加上少許半自動的成形設(shè)備居多，不具有數(shù)控功能。目前國內(nèi)同類產(chǎn)品生產(chǎn)的工藝方法大多采用人工或?qū)Ｓ玫脑O(shè)備輔以相應(yīng)的靠模來完成，要完成較為復(fù)雜的彎絲加工，往往需要多臺設(shè)備、多道工序、多副模具。效率低、耗能多，制件的品質(zhì)差、柔性低?？傊壳拔覈跀?shù)控彎絲機領(lǐng)域的技術(shù)水平遠(yuǎn)落后于國外，缺乏自主研發(fā)的核心技術(shù)和相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)，在此領(lǐng)域的研究基本上還處于初級階段。國內(nèi)五金行業(yè)的彎絲機器人市場基本上都被上述國外企業(yè)所壟斷。因此從國家長遠(yuǎn)發(fā)展考慮，在根本上改變這一落后局面，有必要對金屬線材的數(shù)控加工技術(shù)進行深入研究，從而開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的三維線材成型數(shù)控設(shè)備，以彌補國內(nèi)同類產(chǎn)品的一項空白。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種可實現(xiàn)彎絲機器人的送料軸、折彎軸、剪切軸、換模軸和大轉(zhuǎn)臂軸的運動控制，完成二維和三維數(shù)控彎絲的功能，響應(yīng)速度快、精度高、可靠性和穩(wěn)定性好的基于彎絲機器人的控制電路。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型所述的控制電路是在已有的機械結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，采用PC+運動控制卡的開放式數(shù)控方式來設(shè)計。本實用新型設(shè)有控制模塊、伺服驅(qū)動模塊、輔助模塊和電源供應(yīng)模塊；電源供應(yīng)模塊的電源輸出端分別與控制模塊、伺服驅(qū)動模塊和輔助模塊的電源輸入端電連接；控制模塊的控制信號輸出端分別與控制伺服驅(qū)動模塊和輔助模塊的信號輸入端電連接；伺服驅(qū)動模塊的信號輸出端與輔助模塊的信號輸入端電連接；輔助模塊的信號輸出端與控制模塊的控制信號輸入端電連接；所述控制模塊包括工控機、PMAC卡、DTC板(PMAC保護板)、I/O接口板和光耦板；工控機與PMAC卡之間采用以太網(wǎng)通訊方式通過網(wǎng)線進行通信；DTC板通過扁平線與PMAC連接，并通過DB端子與客戶端連接；1/0和伺服驅(qū)動器的信號線通過DTC板與PMAC通訊；1/0接口板信號輸入端與PMAC卡控制信號輸出端電連接，I/O接口板信號輸出端與輔助模塊中的各模位電磁閥電連接，光耦板分別與輔助模塊中的各零位傳感器和各限位開關(guān)電連接；所述伺服驅(qū)動模塊包括送料伺服驅(qū)動器和送料伺服電機，折彎伺服驅(qū)動器和折彎伺服電機，剪切伺服驅(qū)動器和剪切伺服電機，換模伺服驅(qū)動器和換模伺服電機，以及大轉(zhuǎn)臂伺服驅(qū)動器和大轉(zhuǎn)臂伺服電機；各伺服驅(qū)動器分別通過信號線與DTC板電連接，接受來自PMAC的控制指令，各伺服驅(qū)動器分別通過各自的伺服電機編碼器與各自的伺服電機電信號連接，各伺服驅(qū)動器的電源輸出端分別接各自的伺服電機電源輸入端；所述輔助模塊包括折彎軸零位傳感器、剪切軸零位傳感器、換模軸零位傳感器、大轉(zhuǎn)臂軸零位傳感器、換模左限位開關(guān)、換模右限位開關(guān)、I號模位下限位開關(guān)、I號模位上限位開關(guān)、2號模位下限位開關(guān)、2號模位上限位開關(guān)、I號模位電磁閥、2號模位電磁閥、滑環(huán)、送料軸編碼器和手輪控制器；各零位傳感器和各限位開關(guān)均與所述控制模塊的光耦板電連接，并通過所述I/O接口板接PMAC的控制信號輸出端，手輪控制器中的脈沖發(fā)生器與所述控制模塊的DTC板電連接，手輪控制器中的坐標(biāo)軸選開關(guān)接口和倍率放大開關(guān)接口與所述控制模塊的的I/O接口板電連接；手輪控制器用于手動控制彎絲機器人各個軸的動作；送料軸編碼器與所述控制模塊的DTC板電連接，可將送料軸的進給量反饋到PMAC卡上，從而提高送料精度；所述控制模塊的的I/O接口板分別與I號模位電磁閥和2號模位電磁閥電連接，可控制I號模位電磁閥和2號模位電磁閥的工況；滑環(huán)與外部彎絲機大轉(zhuǎn)臂上的所有電源線、信號線和氣管均連接，集導(dǎo)電與導(dǎo)氣為一體，可解決大轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)時線路和管路的纏繞和傳輸問題；所述電源供應(yīng)模塊包括2個380V/220V的三相交流變壓器，2個380V/220V的直流變壓器，I個220V/24V的直流變壓器，I個12V直流變壓器和I個5V的直流變壓器，以及I臺三相濾波器；電源經(jīng)三相濾波器，通過各三相交流變壓器接各伺服驅(qū)動器的電源輸入端，另通過各直流變壓器接工控機、PMAC卡、DTC板和I/O接口板的電源輸入端。本實用新型使用時，操作人員通過人性化的觸摸屏界面，將控制指令輸入工控機，工控機通過以太網(wǎng)將信號傳輸?shù)絇MAC卡上，PMAC卡經(jīng)過運算處理，得到相應(yīng)的指令信號并輸出，經(jīng)由DTC板提高電壓并傳輸?shù)剿欧?qū)動器，控制伺服電機，使各軸電機按照操作人員的指令運行。另通過I/O接口板和光耦板控制電磁閥，實現(xiàn)折彎模位的上下運動，并通過I/O接口板和光耦板連接各個傳感器，以得到各軸電機運動實時情況和實現(xiàn)各軸的回零功能。與現(xiàn)有技術(shù)比較，本實用新型具有如下突出優(yōu)點控制模塊中工控機與PMAC卡之間采用以太網(wǎng)通訊方式通過網(wǎng)線進行通信。為了防止燒壞PMAC控制主板及I/O 口，采用DTC板通過扁平線與PMAC連接，并通過DB端子與客戶端連接。I/O信號裝置和伺服驅(qū)動器信號線通過DTC板與PMAC通訊。另外由于DTC接口功能有限，為了擴展接口功能，又設(shè)置了 I/O接口板，該I/O接口板同樣也可實現(xiàn)保護PMAC控制卡I/O接口的作用；伺服模塊中伺服驅(qū)動器通過信號線與DTC板連接，接受來自PMAC的控制指令，通過連接伺服電機編碼器，接受伺服電機的反饋信號，并向伺服電機提供電源；輔助模塊包括各個軸的零位傳感器、限位開關(guān)、手輪控制器以及送料軸的編碼器。其中零位傳感器和限位開關(guān)都連接到光耦板，通過I/O接口板接收PMAC的信號，手輪控制器的脈沖發(fā)生器連接到DTC板上，其坐標(biāo)軸選開關(guān)接口和倍率放大開關(guān)接口連接到I/O接口板，手輪的主要功能是利用手動控制彎絲機器人各個軸的動作；送料軸編碼器通過連接DTC板，將送料軸的進給量反饋到PMAC卡上，從而提高送料精度；電源供應(yīng)模塊中電源經(jīng)三相濾波器，通過三相交流變壓器連接伺服驅(qū)動器，通過直流變壓器為工控機、PMAC卡、各個DTC板、I/O接口板等提供電源。

[0015]圖I為本實用新型實施例的電路框圖。[0016]圖2為圖I的電路原理圖。[0017]在圖I和2中，各標(biāo)記如下[0018]I :控制模塊，2 :伺服驅(qū)動模塊，3 :輔助[0019]AO:工控機；[0020]A3 :2 號 DTC 板；[0021]A6 3號I/O接口板；[0022]BI:三相濾波器；[0023]Cl:換申旲左限位開關(guān)；[0024]C4:剪切軸零位傳感器；[0025]C7:I號模位上限位開關(guān)；[0026]ClO 2號模位下限位開關(guān)；[0027]Ml:送料伺服電機；[0028]M4:換模伺服電機；[0029]U2:折彎伺服驅(qū)動器；[0030]U5:大轉(zhuǎn)臂伺服驅(qū)動器；[0031]Y3220V直流變壓器；[0032]Y624V直流變壓器；[0033]Al=PMAC 卡；[0034]A41號i/o接口板；[0035]A7:4號I/O接口板；[0036]B2:手輪控制器；[0037]C2:換申吳右限位開關(guān)；[0038]C5:折彎軸零位傳感器；[0039]C8:I號模位下限位開關(guān)；[0040]Cll 1號模位電磁閥；[0041]M2:折彎伺服電機；[0042]M5:大轉(zhuǎn)臂伺服電機；[0043]U3:剪切伺服驅(qū)動器；[0044]Yl220V三相交流變壓器；[0045]Y4220V三相交流變壓器；[0046]Y7 24V直流變壓器；[0047]A2:1號DTC板；[0048]A52號I/O接口板；[0049]A8:光耦板；[0050]B3:送料軸編碼器；[0051]C3:換模軸零位傳感器；[0052]C6:大轉(zhuǎn)臂軸零位傳感器[0053]C9 2號模位上限位開關(guān);[0054]C12 2號模位電磁閥；[0055]M3:剪切伺服電機；[0056]Ul:送料伺服驅(qū)動器；[0057]U4:換模伺服驅(qū)動器；[0058]Y2220V三相交流變壓器[0059]Y5:5V、12V直流變壓器；[0060]B4:滑環(huán)。
具體實施方式
參見圖1，本實用新型實施例設(shè)有控制模塊I、伺服驅(qū)動模塊2、輔助模塊3和電源供應(yīng)模塊4。電源供應(yīng)模塊4的電源輸出端分別與控制模塊I、伺服驅(qū)動模塊2和輔助模塊3的電源輸入端電連接；控制模塊I的控制信號輸出端分別與控制伺服驅(qū)動模塊2和輔助模塊3的信號輸入端電連接；伺服驅(qū)動模塊2的信號輸出端與輔助模塊3的信號輸入端電連接；輔助模塊3的信號輸出端與控制模塊I的控制信號輸入端電連接。參見圖2，本實用新型設(shè)有控制模塊I、伺服驅(qū)動模塊2、輔助模塊3和電源供應(yīng)模塊4。其中控制模塊I包括工控機MK PMAC卡Al、I號DTC板A2、2號DTC板A3、I號I/O接口板/A4、2號I/O接口板和A5、3號I/O接口板A6、4號I/O接口板A7和I塊光耦板A8。伺服驅(qū)動模塊2包括送料伺服電機Ml和送料伺服驅(qū)動器U1、折彎伺服電機M2和折彎伺服驅(qū)動器U2、剪切伺服電機M3和剪切伺服驅(qū)動器U3、換模伺服電機M4和換模伺服驅(qū)動器U4、大轉(zhuǎn)臂伺服電機M5和大轉(zhuǎn)臂伺服驅(qū)動器U5。輔助模塊3包括換模軸零位傳感器C3、剪切軸零位傳感器C4、折彎軸零位傳感器C5、大轉(zhuǎn)臂軸零位傳感器C6、換模左限位開關(guān)Cl、換模右限位開關(guān)C2、l號模位上限位開關(guān)C7、I號模位下限位開關(guān)C8、2號模位上限位開關(guān)C9、2號模位下限位開關(guān)C10、I號模位電磁閥Cll、2號模位電磁閥C12、手輪控制器B2、送料編碼器B3和滑環(huán)B4。電源供應(yīng)模塊包括220V的三相交流變壓器Y1、220V的三相交流變壓器Y2、220V的直流變壓器Y3、220V的直流變壓器Y4、24V直流變壓器Y6、24V直流變壓器Y7、以及5V、12V直流變壓器Y5和三相濾波器BI。電源供應(yīng)模塊4為其它3個模塊I 3提供電源，其中通過380V轉(zhuǎn)220V三相交流變壓器的輸出端與伺服驅(qū)動模塊2的伺服驅(qū)動器電源輸入端相連接，分別通過380V轉(zhuǎn)220V的直流變壓器和220V轉(zhuǎn)24V、12V和5V的直流變壓器與控制模塊I中的工控機和PMAC卡以及DTC板、I/O接口板、滑環(huán)B4與電源輸入端相連接，另通過220V轉(zhuǎn)24V的直流變壓器
6與輔助模塊3的各軸回零限位傳感器、限位開關(guān)及電磁閥的電源輸入端相連接；控制模塊I通過2個DTC板的信號輸出端與伺服驅(qū)動模塊2中的各軸伺服驅(qū)動器信號端口和輔助模塊3的送料編碼器以及手輪控制器相信號發(fā)送端相連接，且通過光耦板的信號輸出端與輔助模塊3的各軸回零限位傳感器、限位開關(guān)及電磁閥的信號端口相連接，從而發(fā)送指令并控制伺服驅(qū)動模塊2和輔助模塊3，同時接受伺服驅(qū)動模塊2的伺服編碼器反饋脈沖信號和輔助模塊3所反饋的各軸實時位置和運動狀態(tài)的信號。與此同時，伺服驅(qū)動模塊2的各軸伺服電機在運動過程中會改變輔助模塊3的各軸傳感器和限位開關(guān)的工作狀態(tài)，而輔助模塊3會通過信號線將工作狀態(tài)的變化信息反饋給控制模塊1，控制模塊I通過運算處理來控制伺服驅(qū)動模塊2的運動狀態(tài)，從而達(dá)到制約伺服驅(qū)動模塊2的各軸伺服電機運動狀態(tài)。下面給出本實施例具體電路結(jié)構(gòu)和工作原理QF為空氣開關(guān)，用于接入外部電源，SBl為啟動按鈕，用于啟動電路。SB2為急停按鈕，用于關(guān)閉電路。KM1、KM2、KM3都是電磁繼電器，用于啟動并保持電路。BI為三相濾波器。FU1-FU6為熔斷器，用于防止電路因電流過大而燒毀。Yl和Y2為AC 380V轉(zhuǎn)AC 220V三相交流變壓器。其中Yl為送料伺服驅(qū)動器U1、折彎伺服驅(qū)動器U2和剪切伺服驅(qū)動器U3傳輸電源，Y2為換模伺服驅(qū)動器U4和大轉(zhuǎn)臂伺服驅(qū)動器U5傳輸電源。Y3和Y4都是AC380V轉(zhuǎn)DC 220V直流變壓器，其中Y3為Y5、Y6、Y7傳輸電源，Y4為工控機AO傳輸電源。Υ5為DC 220V轉(zhuǎn)5V、-12V、+12V直流變壓器。Y6和Y7都是DC 220V轉(zhuǎn)24V直流變壓器。工控機AO作為人機界面并完成程序?qū)牒椭噶钶斎氲裙δ?。PMAC卡Al作為控制電路的核心部分，包括J3、J4、J8、J9、A-J3、A-J4和以太網(wǎng)等接口。用于接受并處理來自工控機AO的指令，并將處理后的指令發(fā)送到各個DTC和I/O接口板，同時接收傳感器的反饋信號并分析，以得到各軸運動狀態(tài)信號。I號DTC板A2接收來自PMAC卡Al的J3 口信號，并根據(jù)信號指令控制送料軸、折彎軸、剪切軸和換模軸。2號DTC板A3接受來自PMAC卡Al的A-J3 口信號，并根據(jù)信號指令控制大轉(zhuǎn)臂軸，且接收送料編碼器B3和手輪控制器B2的脈沖發(fā)生器信號，并將信號分別反饋和傳輸給PMAC卡Al。I號I/O接口板A4接收手輪控制器B2的坐標(biāo)軸選開關(guān)和倍頻放大開關(guān)的指令信號，并將信號經(jīng)J8 口傳入PMAC卡Al。2號I/O接口板A5接收換模左限位開關(guān)Cl、換模右限位開關(guān)C2、換模軸零位傳感器C3、剪切軸零位傳感器C4和折彎軸零位傳感器C5的信號，并將信號經(jīng)J4 口傳入PMAC卡Al。3號I/O接口板A6接收大轉(zhuǎn)臂軸零位傳感器C6的信號，并將信號經(jīng)A-J4 口傳入PMAC卡Al。4號I/O接口板A7接受來自PMAC卡J9 口的信號，并根據(jù)信號指令控制I號模位電磁閥Cll和2號模位電磁閥C12，另接收來自I號模位上限位開關(guān)C7、I號模位下限位開關(guān)C8、2號模位上限位開關(guān)C9、2號模位下限位開關(guān)ClO的信號，并將信號經(jīng)J9 口傳入PMAC卡Al。光耦板A8主要是將來自2號I/O接口板A5、3號I/O接口板A6、4號I/O接口板A7的5V信號轉(zhuǎn)換為24V信號，并起隔離和保護電路的作用。送料伺服驅(qū)動器U1、折彎伺服驅(qū)動器U2、剪切伺服驅(qū)動器U3、換模伺服驅(qū)動器U4都接收I號DTC板A2相應(yīng)接口端的信號，并根據(jù)信號指令控制相應(yīng)的伺服電機。大轉(zhuǎn)臂伺服驅(qū)動器Ul接收2號DTC板相應(yīng)接口端的信號，并根據(jù)信號指令控制大轉(zhuǎn)臂伺服電機M5?；h(huán)B4集導(dǎo)電與導(dǎo)氣為一體，主要用于解決電源線、信號線以及氣管在無限旋轉(zhuǎn)時的纏繞和傳輸問題。
權(quán)利要求1.一種基于彎絲機器人的控制電路，其特征在于設(shè)有控制模塊、伺服驅(qū)動模塊、輔助模塊和電源供應(yīng)模塊；電源供應(yīng)模塊的電源輸出端分別與控制模塊、伺服驅(qū)動模塊和輔助模塊的電源輸入端電連接；控制模塊的控制信號輸出端分別與控制伺服驅(qū)動模塊和輔助模塊的信號輸入端電連接；伺服驅(qū)動模塊的信號輸出端與輔助模塊的信號輸入端電連接；輔助模塊的信號輸出端與控制模塊的控制信號輸入端電連接；控制模塊包括工控機、PMAC卡、DTC板、I/O接口板和光耦板；工控機與PMAC卡之間采用以太網(wǎng)通訊方式通過網(wǎng)線進行通信；DTC板通過扁平線與PMAC連接，并通過DB端子與客戶端連接；1/0和伺服驅(qū)動器的信號線通過DTC板與PMAC通訊；1/0接口板信號輸入端與PMAC卡控制信號輸出端電連接，I/O接口板信號輸出端與輔助模塊中的各模位電磁閥電連接，光耦板分別與輔助模塊中的各零位傳感器和各限位開關(guān)電連接；伺服驅(qū)動模塊包括送料伺服驅(qū)動器和送料伺服電機，折彎伺服驅(qū)動器和折彎伺服電機，剪切伺服驅(qū)動器和剪切伺服電機，換模伺服驅(qū)動器和換模伺服電機，以及大轉(zhuǎn)臂伺服驅(qū)動器和大轉(zhuǎn)臂伺服電機；各伺服驅(qū)動器分別通過信號線與DTC板電連接，各伺服驅(qū)動器分別通過各自的伺服電機編碼器與各自的伺服電機電信號連接，各伺服驅(qū)動器的電源輸出端分別接各自的伺服電機電源輸入端；輔助模塊包括折彎軸零位傳感器、剪切軸零位傳感器、換模軸零位傳感器、大轉(zhuǎn)臂軸零位傳感器、換模左限位開關(guān)、換模右限位開關(guān)、I號模位下限位開關(guān)、I號模位上限位開關(guān)、2號模位下限位開關(guān)、2號模位上限位開關(guān)、I號模位電磁閥、2號模位電磁閥、滑環(huán)、送料軸編碼器和手輪控制器；各零位傳感器和各限位開關(guān)均與所述控制模塊的光耦板電連接，并通過所述I/O接口板接PMAC的控制信號輸出端，手輪控制器中的脈沖發(fā)生器與所述控制模塊的DTC板電連接，手輪控制器中的坐標(biāo)軸選開關(guān)接口和倍率放大開關(guān)接口與所述控制模塊的的I/O接口板電連接；送料軸編碼器與所述控制模塊的DTC板電連接；所述控制模塊的的I/o接口板分別與I號模位電磁閥和2號模位電磁閥電連接,可控制I號模位電磁閥和2號模位電磁閥的工況；滑環(huán)與外部彎絲機大轉(zhuǎn)臂上的所有電源線、信號線和氣管均連接；電源供應(yīng)模塊包括2個三相交流變壓器、5個直流變壓器及I臺三相濾波器；電源經(jīng)三相濾波器，通過各三相交流變壓器接各伺服驅(qū)動器的電源輸入端，另通過各直流變壓器接工控機、PMAC卡、DTC板和I/O接口板的電源輸入端。
2.如權(quán)利要求I所述的一種基于彎絲機器人的控制電路，其特征在于所述電源供應(yīng)模塊中，2個三相交流變壓器均為380V轉(zhuǎn)220V的三相交流變壓器；5個直流變壓器中2個為380V轉(zhuǎn)220V的直流變壓器，I個為220V轉(zhuǎn)24V的直流變壓器，I個為12V直流變壓器，I個為5V的直流變壓器。
專利摘要一種基于彎絲機器人的控制電路，涉及一種設(shè)備控制電路。提供一種可實現(xiàn)彎絲機器人的送料軸、折彎軸、剪切軸、換模軸和大轉(zhuǎn)臂軸的運動控制，完成二維和三維數(shù)控彎絲的功能，響應(yīng)速度快、精度高、可靠性和穩(wěn)定性好的基于彎絲機器人的控制電路。設(shè)有控制模塊、伺服驅(qū)動模塊、輔助模塊和電源供應(yīng)模塊；電源供應(yīng)模塊的電源輸出端分別與控制模塊、伺服驅(qū)動模塊和輔助模塊的電源輸入端電連接；控制模塊的控制信號輸出端分別與控制伺服驅(qū)動模塊和輔助模塊的信號輸入端電連接；伺服驅(qū)動模塊的信號輸出端與輔助模塊的信號輸入端電連接；輔助模塊的信號輸出端與控制模塊的控制信號輸入端電連接。
文檔編號G05B19/18GK202735777SQ20122043501
公開日2013年2月13日 申請日期2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月29日
發(fā)明者姚斌, 盧杰, 王靜, 楊博 申請人:廈門大學(xué)